JP2014170758A - 照明装置、および車両用前照灯 - Google Patents
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Abstract
【課題】照射光を定位置に照射することが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】ヘッドランプ(1)では、光ファイバ(10)の出射端に対向して配置され、かつ、出射端から出射された照射光が入射する入射端部を有するテーパ型導光部(20)を備え、テーパ型導光部(20)は、テーパ型導光部(20)を形成する材料と周囲の環境との屈折率の差を利用した全反射により照射光を導光する。
【選択図】図1
【解決手段】ヘッドランプ(1)では、光ファイバ(10)の出射端に対向して配置され、かつ、出射端から出射された照射光が入射する入射端部を有するテーパ型導光部(20)を備え、テーパ型導光部(20)は、テーパ型導光部(20)を形成する材料と周囲の環境との屈折率の差を利用した全反射により照射光を導光する。
【選択図】図1
Description
本発明は、照射光を定位置に照射することが可能な照明装置、及び車両用前照灯に関する。
近年、励起光源としてLED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)等の半導体発光素子を用い、これらの励起光源から生じた励起光を、蛍光体を含む発光部に照射して照明光を発生させる照明装置の研究が盛んになってきている。
このような照明装置に関する技術の例として特許文献1が開示されている。
特許文献1の灯具は、第1光学部材(レンズ)、第2光学部材(リフレクタ)および蛍光体を有する。そして、当該灯具は、光源(レーザダイオード)からの励起光を第1光学部材で集光し、蛍光体に照射することで、小さな領域から輝度の高い光を発生させ、ホットスポット(配向領域の内明るく照らす必要のある領域)の明るさを確保している。また、特許文献1では本灯具が、第1光学部材まで光ファイバにより励起光を導光している実施例も記載されている。
しかしながら、従来の技術には次のような問題がある。
具体的には、特許文献1の灯具は、第1光学部材(レンズ)と第2光学部材(リフレクタ)とを一体固定しており、かつ、光源部の励起光出射口がレンズの近傍に配置されているという構成は開示されていない。そのため、特許文献1の灯具では、振動等が発生し、各部に位置ずれが起こった場合、レンズとリフレクタとが別々に位置ずれしてしまう、あるいはレンズと光源部の励起光出射端が離れている為、レンズに励起光が導光されなくなり、蛍光体に対する励起光の照射が不安定なものとなる。その結果、安定的に励起光が照射されなくなり、所望の配光を維持できなくなる。このことは、光源が励起光源であるかどうかに関わらず、灯具に共通する課題と言える。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、照射光を安定的に照射することが可能な照明装置、及び車両用前照灯を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る照明装置は、照射光源から出射された照射光を導光する光ファイバと、上記光ファイバにおける上記照射光を出射する出射端に対向して配置され、かつ、当該出射端から出射された上記照射光が入射する入射端部を有する導光部材と、上記導光部材における上記照射光を出射する出射端部に対向して配置され、かつ、当該出射端部から出射された上記照射光を照明光に変換する光変換部と、を備え、上記導光部材は、当該導光部材を形成する材料と周囲の環境との屈折率の差を利用した全反射により上記照射光を導光する。
本発明の一態様に係る照明装置は、以上のように、照射光源から出射された照射光を導光する光ファイバと、上記光ファイバにおける上記照射光を出射する出射端に対向して配置され、かつ、当該出射端から出射された上記照射光が入射する入射端部を有する導光部材と、上記導光部材における上記照射光を出射する出射端部に対向して配置され、かつ、当該出射端部から出射された上記照射光を照明光に変換する光変換部と、を備え、上記導光部材は、当該導光部材を形成する材料と周囲の環境との屈折率の差を利用した全反射により上記照射光を導光する。
以下、図面を参照しつつ、本実施の形態に係るヘッドランプ1等について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
〔ヘッドランプ1の構成〕
図1は、本発明の一実施形態に係るヘッドランプ1の概略構成を示す断面図である。図示するように、ヘッドランプ1は、レーザ素子(照射光源)2、集光レンズ3、発光部(光変換部)4、パラボラミラー(配光部)5、金属ベース7、フィン8、光ファイバ(第1導光部)10、およびテーパ型導光部(第2導光部)20を備えている。
図1は、本発明の一実施形態に係るヘッドランプ1の概略構成を示す断面図である。図示するように、ヘッドランプ1は、レーザ素子(照射光源)2、集光レンズ3、発光部(光変換部)4、パラボラミラー(配光部)5、金属ベース7、フィン8、光ファイバ(第1導光部)10、およびテーパ型導光部(第2導光部)20を備えている。
(レーザ素子2)
レーザ素子2は、励起光を出射する励起光源として機能する発光素子である。このレーザ素子2は、複数設けられていてもよい。この場合、複数のレーザ素子2のそれぞれから励起光としてのレーザ光が発振される。レーザ素子2を1つのみ用いてもよいが、高出力のレーザ光を得るためには、複数のレーザ素子2を用いる方が好ましい。
レーザ素子2は、励起光を出射する励起光源として機能する発光素子である。このレーザ素子2は、複数設けられていてもよい。この場合、複数のレーザ素子2のそれぞれから励起光としてのレーザ光が発振される。レーザ素子2を1つのみ用いてもよいが、高出力のレーザ光を得るためには、複数のレーザ素子2を用いる方が好ましい。
レーザ素子2は、1チップに1つの発光点を有するものであってもよく、また、1チップに複数の発光点を有するものであってもよい。レーザ素子2のレーザ光の波長は、例えば、405nm(青紫色)または450nm(青色)であるが、これらに限定されず、発光部4に含める蛍光体の種類に応じて適宜選択されればよい。
なお、励起光源として、レーザ素子の代わりに、発光ダイオード(LED)を用いることも可能である。また、ヘッドランプ1は、励起光に限らず、通常の照明光を出射する照明光源を用いてもよい。さらに、ヘッドランプ1から外部に照射される照明光は、白色に限定されず、擬似白色であってもよい。
(集光レンズ3)
集光レンズ3は、レーザ素子2から発振されたレーザ光を、光ファイバ10の一方の端部である入射端部に入射させるためのレンズである。レーザ素子2が複数存在する場合には、複数のレーザ素子2それぞれに配設される。例えば、集光レンズ3として、アルプス電気製のFLKN1 405を用いることができる。上述の機能を有するレンズであれば、集光レンズ3の形状および材質は特に限定されない。
集光レンズ3は、レーザ素子2から発振されたレーザ光を、光ファイバ10の一方の端部である入射端部に入射させるためのレンズである。レーザ素子2が複数存在する場合には、複数のレーザ素子2それぞれに配設される。例えば、集光レンズ3として、アルプス電気製のFLKN1 405を用いることができる。上述の機能を有するレンズであれば、集光レンズ3の形状および材質は特に限定されない。
(発光部4)
発光部4は、レーザ素子2から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発するものであり、レーザ光を受けて発光する蛍光体を含んでいる。具体的には、発光部4は、封止材の内部に蛍光体が分散されているもの、蛍光体を固めたもの、または蛍光体粒子を熱伝導率の高い材料でなる基板上に堆積させたものである。発光部4は、レーザ光を蛍光に変換するため、波長変換素子であると言える。
発光部4は、レーザ素子2から出射されたレーザ光を受けて蛍光を発するものであり、レーザ光を受けて発光する蛍光体を含んでいる。具体的には、発光部4は、封止材の内部に蛍光体が分散されているもの、蛍光体を固めたもの、または蛍光体粒子を熱伝導率の高い材料でなる基板上に堆積させたものである。発光部4は、レーザ光を蛍光に変換するため、波長変換素子であると言える。
この発光部4は、金属ベース7の上、かつ、パラボラミラー5の焦点位置を含むように配置されている。
発光部4の蛍光体として、例えば、酸窒化物系蛍光体(例えば、サイアロン蛍光体)またはIII−V族化合物半導体ナノ粒子蛍光体(例えば、インジュウムリン:InP)を用いることができる。これらの蛍光体は、レーザ素子2から発せられた高い出力(および/または光密度)のレーザ光に対しての熱耐性が高く、レーザ照明光源に最適である。ただし、発光部4の蛍光体は、上述のものに限定されず、窒化物蛍光体など、その他の蛍光体であってもよい。
また、ヘッドランプの照明光は、所定の範囲の色度を有する白色にしなければならないことが法律により規定されている。そのため、発光部4には、照明光が白色となるように選択された蛍光体が含まれている。
例えば、青色、緑色および赤色の蛍光体を発光部4に含め、405nmのレーザ光を照射すると白色光が発生する。または、黄色の蛍光体(または緑色および赤色の蛍光体)を発光部4に含め、450nm(青色)のレーザ光(または、440nm以上490nm以下の波長範囲にピーク波長を有する、いわゆる青色近傍のレーザ光)を照射することでも白色光が得られる。
発光部4の封止材は、例えば、ガラス材(無機ガラス、有機無機ハイブリッドガラス)、シリコーン樹脂等の樹脂材料である。ガラス材として低融点ガラスを用いてもよい。封止材は、透明性の高いものが好ましく、レーザ光が高出力の場合には、耐熱性の高いものが好ましい。
なお、蛍光体を含む発光部4の代わりに、あるいは蛍光体とともに、レーザ光を乱反射して散乱する散乱体(光変換部)を、パラボラミラー5の焦点近傍に配置してもよい。レーザ素子が発振したレーザ光を散乱体が散乱させ、パラボラミラー5の反射面の各位置に光を照射させてもよい。この場合、白色光を投光するために、発振波長の異なる複数のレーザ素子を組み合わせて用いられてもよい。また、励起光ではなく、単なる照明光が用いられてもよい。
(パラボラミラー5)
パラボラミラー5は、発光部4が発生させた蛍光を反射(制御)し、所定の立体角内を進む光線束(照明光)を形成する。このパラボラミラー5は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された部材であってもよいし、金属製の部材であってもよい。
パラボラミラー5は、発光部4が発生させた蛍光を反射(制御)し、所定の立体角内を進む光線束(照明光)を形成する。このパラボラミラー5は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された部材であってもよいし、金属製の部材であってもよい。
図2は、パラボラミラー5の回転放物面を示す概念図であり、図3(a)はパラボラミラー5の上面図、(b)は正面図、(c)は側面図である。図3(a)〜(c)は、説明図面をわかりやすく例示するよう直方体の部材の内部をくり抜くことでパラボラミラー5を形成した例を示している。
図2に示すように、パラボラミラー5は、放物線の対称軸を回転軸として当該放物線を回転させることによって形成される曲面(放物曲面)を、上記回転軸を含む平面で切断することによって得られる部分曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいる。図3(a)および(c)において、符号5aで示す曲線が放物曲面を示している。また、図3(b)に示すように、パラボラミラー5を正面から見た場合、その開口部5b(照明光の出口)は半円である。
また、レーザ素子2は、パラボラミラー5の外部に配置されており、パラボラミラー5には、レーザ光を透過または通過させるテーパ型導光部20が形成されている(詳細は後述する)。
なお、パラボラミラー5の一部にパラボラではない部分を含めてもよい。また、反射鏡は、閉じた円形の開口部を有するパラボラミラーまたはその一部を含むものであってもよい。また、反射鏡は、パラボラミラーに限定されず、楕円面ミラーや自由曲面ミラーであってもよい。すなわち、反射鏡は、回転軸を中心として図形(楕円、円、放物線)を回転させることによって形成される曲面の少なくとも一部をその反射面に含んでいるものであればよい。
(金属ベース7)
金属ベース7は、発光部4を支持する板状の支持部材であり、金属(例えば、銅や鉄)からなっている。それゆえ、金属ベース7は熱伝導性が高く、発光部4の発熱を効率的に放熱することができる。なお、発光部4を支持する部材は、金属からなるものに限定されず、金属以外の熱伝導性が高い物質(ガラス、サファイアなど)を含む部材でもよい。ただし、発光部4と当接する金属ベース7の表面は反射面として機能することが好ましい。上記表面が反射面であることにより、発光部4の上面から入射したレーザ光が蛍光に変換された後に、当該反射面で反射させてパラボラミラー5へ向かわせることができる。または、発光部4の上面から入射したレーザ光を上記反射面で反射させて、再度発光部4の内部に向かわせて蛍光に変換することができる。
金属ベース7は、発光部4を支持する板状の支持部材であり、金属(例えば、銅や鉄)からなっている。それゆえ、金属ベース7は熱伝導性が高く、発光部4の発熱を効率的に放熱することができる。なお、発光部4を支持する部材は、金属からなるものに限定されず、金属以外の熱伝導性が高い物質(ガラス、サファイアなど)を含む部材でもよい。ただし、発光部4と当接する金属ベース7の表面は反射面として機能することが好ましい。上記表面が反射面であることにより、発光部4の上面から入射したレーザ光が蛍光に変換された後に、当該反射面で反射させてパラボラミラー5へ向かわせることができる。または、発光部4の上面から入射したレーザ光を上記反射面で反射させて、再度発光部4の内部に向かわせて蛍光に変換することができる。
金属ベース7は、パラボラミラー5によって覆われているため、金属ベース7は、パラボラミラー5の反射曲面(放物曲面)と対向する面を有していると言える。金属ベース7の発光部4が設けられている側の表面は、パラボラミラー5の回転放物面の回転軸と概ね平行であり、当該回転軸を概ね含んでいることが好ましい。
(フィン8)
フィン8は、金属ベース7を冷却する冷却部(放熱機構)として機能する。このフィン8は、複数の放熱板を有するものであり、大気との接触面積を増加させることにより放熱効率を高めている。金属ベース7を冷却する冷却部は、冷却(放熱)機能を有するものであればよく、ヒートパイプ、水冷方式や、空冷方式のものであってもよい。
フィン8は、金属ベース7を冷却する冷却部(放熱機構)として機能する。このフィン8は、複数の放熱板を有するものであり、大気との接触面積を増加させることにより放熱効率を高めている。金属ベース7を冷却する冷却部は、冷却(放熱)機能を有するものであればよく、ヒートパイプ、水冷方式や、空冷方式のものであってもよい。
(光ファイバ10)
光ファイバ10は、レーザ素子2が発振したレーザ光をテーパ型導光部20を介して発光部4へと導く、可撓性を有する導光部材である。この光ファイバ10は、レーザ光を受け取る入射端部と、その入射端部から入射したレーザ光を出射する出射端部とを有する。
光ファイバ10は、レーザ素子2が発振したレーザ光をテーパ型導光部20を介して発光部4へと導く、可撓性を有する導光部材である。この光ファイバ10は、レーザ光を受け取る入射端部と、その入射端部から入射したレーザ光を出射する出射端部とを有する。
光ファイバ10は、中芯のコアを、当該コアよりも屈折率の低いクラッドで覆った2層構造をしている。コアは、レーザ光の吸収損失がほとんどない石英ガラス(酸化ケイ素)を主成分とするものであり、クラッドは、コアよりも屈折率の低い石英ガラスまたは合成樹脂材料を主成分とするものである。例えば、光ファイバ10は、コアの径が200μm、クラッドの径が240μm、開口数NAが0.22の石英製のものであるが、光ファイバ10の構造、太さおよび材質は上述のものに限定されず、光ファイバ10の長軸方向に対して垂直な断面は矩形であってもよい。
なお、導光部材として光ファイバ以外の部材、または光ファイバと他の部材とを組み合わせた可撓性を有する部材を用いてもよい。この導光部材は、レーザ素子2が発振したレーザ光を受け取る入射端部と当該入射端部から入射したレーザ光を出射する出射端部とを有するものであればよい。例えば、入射端部を有する入射部、および出射端部を有する出射部を光ファイバとは別の部材として形成し、これら入射部および出射部を光ファイバの両端部に接続してもよい。
(テーパ型導光部20)
テーパ型導光部20は、レーザ素子2が発振したレーザ光を、光ファイバ10を介して発光部4へと導く。テーパ型導光部20は、光ファイバ10の出射端部から出射されたレーザ光を入射する入射端部(レーザ素子2側)と、入射端部から入射したレーザ光を出射する出射端部(発光部4側)を有する。
テーパ型導光部20は、レーザ素子2が発振したレーザ光を、光ファイバ10を介して発光部4へと導く。テーパ型導光部20は、光ファイバ10の出射端部から出射されたレーザ光を入射する入射端部(レーザ素子2側)と、入射端部から入射したレーザ光を出射する出射端部(発光部4側)を有する。
また、テーパ型導光部20は、入射端部に入射したレーザ光を反射する光反射側面で囲まれた囲繞構造を有しており、テーパ型導光部20の出射端部(発光部4側)の断面積は、入射端部の断面積よりも小さくなっている。
具体的には、テーパ型導光部20は、全体が四角錐台形状の筒形をなしており、出射端部の断面(開口)は、例えば1mm×3mmの矩形であり、入射端部の断面(開口)は、例えば15mm×15mmの矩形である。テーパ型導光部20の形状は四角錐台形状に限られず、四角錐台形状以外の多角錐台形状、円錐台形状、楕円錐台形状など様々な形状を採用することができる。また、入射端部から出射端部までの長さは、任意に設定できる。
この囲繞構造により、テーパ型導光部20は、入射端部に入射したレーザ光を、入射端部の断面積よりも小さい断面積を有する出射端部に集光した上で発光部4に出射できる。このため、複数のレーザ素子2を用いて高出力化を図ったとしても、発光部4を小さく設計することができる。すなわち、高出力・高輝度なヘッドランプ1を実現できる。
また、テーパ型導光部20は、BK(ボロシリケート・クラウン)7、石英ガラス、アクリル樹脂その他の透明素材で構成されてもよく、あるいは外側表面を反射率の高い材料(例えばアルミ、銀等の金属材料)でコーティングされていてもよい。
さらに、上記記載において集光機能を有するテーパ型導光部20を例として示しているが、第2導光部材はそれに限らず、入射端部の断面積と出射端部の断面積が同じ(ほぼ同じ)であり、導光機能を有するロッド型導光部であってもよく、光を入射端から出射端へ導光できる形状であればよい。
なお、テーパ型導光部20は、テーパ型導光部20におけるレーザ光の導光路とパラボラミラー5との相対的な位置関係が固定されている。また、光ファイバ10およびテーパ型導光部20は、照射光が入射する入射端および照射光が出射する出射端をそれぞれ有しており、光ファイバ10の出射端は、テーパ型導光部20の入射端の近傍に配置されている。もしくは、光ファイバ10の出射端は、テーパ型導光部20の入射端に固定されている。その詳細は、図5等を用いて説明する。
〔ヘッドランプ1の適用例〕
次に、ヘッドランプ1の適用例を説明する。
次に、ヘッドランプ1の適用例を説明する。
図4は、ヘッドランプ1を自動車(車両)50の前照灯に適用した場合の、ヘッドランプ1の配設方向を示す概念図である。図4に示すように、ヘッドランプ1は、パラボラミラー5が鉛直下側に位置するように自動車50のヘッドに配設されてもよい。この配設方法では、上述のパラボラミラー5の投光特性により、自動車50の正面が明るく照らされるとともに、自動車50の前方下側も適度に照らしている。
なお、ヘッドランプ1を自動車用の走行用前照灯(ハイビーム)に適用してもよいし、すれ違い用前照灯(ロービーム)に適用してもよい。また、本発明の照明装置の一例として、ダウンライトを挙げることもできる。ダウンライトは、家屋、乗物などの構造物の天井に設置される照明装置である。その他にも、本発明の照明装置は、車両以外の移動物体(例えば、人間・船舶・航空機・潜水艇・ロケットなど)のヘッドランプとして実現されてもよいし、サーチライト、プロジェクタ、ダウンライト以外の室内照明器具(スタンドランプなど)として実現されてもよい。
〔テーパ型導光部の保持例1〕
次に、パラボラミラー5にテーパ型導光部20が保持される例を図5により説明する。図5は、テーパ型導光部の一保持例の側面図である。
次に、パラボラミラー5にテーパ型導光部20が保持される例を図5により説明する。図5は、テーパ型導光部の一保持例の側面図である。
同図に示すように、パラボラミラー5には保持部材40a・40b(以下、これらの保持部材を区別なく説明するときは、単に保持部材40と称する場合もある。)が取り付けられている。このうち、保持部材40aは、パラボラミラー5および金属ベース7に固定されており、保持部材40bはパラボラミラー5に固定されている。そして、保持部材40aと保持部材40bとでテーパ型導光部20(より具体的に、パラボラミラー5の内部に侵入していない部分)を挟持する。より具体的に、テーパ型導光部20は、テーパ型導光部20の外表面において保持部材40により点で挟持され、これによりテーパ型導光部20におけるレーザ光の導光路とパラボラミラー5との相対的な位置関係が固定されている。
また、図示していないが、光ファイバ10およびテーパ型導光部20は、照射光が入射する入射端および照射光が出射する出射端をそれぞれ有しており、光ファイバ10の出射端は、テーパ型導光部20の入射端の近傍に配置されている。もしくは、光ファイバ10の出射端は、テーパ型導光部20の入射端に固定されている。
上記構成によれば、保持部材40により保持される領域が大幅に減少するため、テーパ型導光部20は、テーパ型導光部20を構成する部材(例えば石英ガラス)と周囲の環境(空気)との屈折率の差を利用した全反射によりレーザ光を発光部4に導光することができ、テーパ型導光部20は、光の反射に基づく光の損失を抑えることができる。
次に、保持部材によってテーパ型導光部20を保持する方法を図6により説明する。図6は、テーパ型導光部の保持例の正面図である。
図6(a)では、テーパ型導光部20は、四角錐台形状のテーパ型導光部20の各面において保持部材40により点50a、点50b、点50c、および点50dで保持されている。
図6(b)では、テーパ型導光部20は、四角錐台形状のテーパ型導光部20の4つの角部(隅部)において保持部材41により保持されている。
図6(c)では、テーパ型導光部21は、四角錐台形状を有するものの、4隅が面取りされており、その面取りされた位置において、保持部材42により点で保持されている。この構成は、面取りしない場合に比べて、保持領域が広くなりテーパ型導光部21をより安定的に保持することができる。
このように、テーパ型導光部は、種々の方法によって保持部材により保持される。そして、何れの場合にも、保持部材により保持される領域が大幅に減少するため、保持部材によるテーパ型導光部の光の反射に基づいた光の損失を抑えることができる。
なお、図5では、パラボラミラー5の開口部にフィルタ30が取り付けられている。このフィルタ30は、例えば405nm付近の波長の紫外光を吸収する機能を有する。この機能により、紫外光がヘッドランプの外部に漏れ出すことを防止できるため、ヘッドランプの安全性を高めることができるという効果を奏する。
なお、図5、図6では、テーパ型導光部20は、四角錐台形状を有するものとして説明している。しかしながら、テーパ型導光部20の形状は四角錐台形状に限らず、種々の形状を採ることができる。すなわち、テーパ型導光部を保持する方法は、図5、図6を用いて説明した技術的思想と同旨のものであれば、すべて本実施形態に含まれる。このことは、後述する導光部の保持例2、3についても同様である。
また、テーパ型導光部の保持例1で説明したのと同様の内容については、後述の保持例2、3でその説明を省略する。
〔テーパ型導光部の保持例2〕
次に、保持部材43によってテーパ型導光部20を保持する他の方法を図7等により説明する。図7は、テーパ型導光部20の他の保持例の側面図である。
次に、保持部材43によってテーパ型導光部20を保持する他の方法を図7等により説明する。図7は、テーパ型導光部20の他の保持例の側面図である。
同図に示すように、パラボラミラー5には保持部材43a・43b(以下、これらの保持部材を区別なく説明するときは、単に保持部材43と称する場合もある。)が取り付けられている。このうち、保持部材43aはパラボラミラー5および金属ベース7に固定されており、保持部材43bはパラボラミラー5に固定されている。そして、保持部材43aと保持部材43bとでテーパ型導光部20(パラボラミラー5の内部に侵入していない部分)を挟持する。より具体的に、テーパ型導光部20は、四角錐台形状を有し、その4つの面全体で保持部材43によって挟持される。これにより、テーパ型導光部20は、テーパ型導光部20におけるレーザ光の導光路とパラボラミラー5との相対的な位置関係をより強固に固定できる。
この構成によれば、テーパ型導光部20は、上記4つの面を反射率の高い材料(例えば、アルミ、銀等の金属材料)によりコーティングすることで、効率的な反射によってレーザ光を発光部4に導光することができる。
図8は、図7の保持例を正面図により示す。同図に示すように、四角錐台形状のテーパ型導光部20は、面全体が保持部材43によって保持されている。これにより、テーパ型導光部20は、テーパ型導光部20におけるレーザ光の導光路とパラボラミラー5との相対的な位置関係をより強固に固定できる。
〔ロッド型導光部の保持例3〕
次に、導光部としてロッド型導光部を用いた場合を説明する。図9は、ロッド型導光部22の保持例の側面図である。図10は、ロッド型導光部22の保持例の正面図である。図11は、ロッド型導光部22の他の保持例の側面図である。図12は、ロッド型導光部22の他の保持例の正面図である。
次に、導光部としてロッド型導光部を用いた場合を説明する。図9は、ロッド型導光部22の保持例の側面図である。図10は、ロッド型導光部22の保持例の正面図である。図11は、ロッド型導光部22の他の保持例の側面図である。図12は、ロッド型導光部22の他の保持例の正面図である。
ロッド型導光部22は、全体が直方体形状の筒型をなしている。つまり、ロッド型導光部22は、レーザ光の出射端部(発光部4側)の断面積と、入射端部の断面積とが同じ(ほぼ同じ)面積である。
そして、ロッド型導光部22を用いた場合においても、図10から図12に示すように、図5〜図8で説明したのと同じ構成を用いることにより、同様の効果を奏することができる。
〔ヘッドランプ1による効果〕
上記各構成によれば、本実施形態に係るヘッドランプ1により以下の効果を奏する。
上記各構成によれば、本実施形態に係るヘッドランプ1により以下の効果を奏する。
まず、ヘッドランプ1では、テーパ型導光部20におけるレーザ光の導光路とパラボラミラー5との相対的な位置関係が固定されている。このため、ヘッドランプ1に振動が発生した場合であっても、レーザ光が、発光部4の所定の位置に安定的に照射される。つまり、ヘッドランプ1は、振動による影響を抑えることができる。
さらに、ヘッドランプ1では、光ファイバ10の出射端がテーパ型導光部20の入射端の近傍に配置されている。そのため、光ファイバ10およびテーパ型導光部20に位置ずれが発生したとしても、光ファイバ10から出射されたレーザ光をテーパ型導光部20へ安定して照射することができる。これにより、ヘッドランプ1は、安定した配光を維持することができる。
また、ヘッドランプ1では光ファイバ10が使用され、その光ファイバ10は、可撓性を有し、かつ、長さを調整することが可能である。したがって、ヘッドランプ1では、レーザ素子2と発光部4とが距離を保って配置できるため、レーザ素子2および発光部4の放熱性を確保できる。言い換えると、レーザ素子2および発光部4を熱的に隔離することができ、ヘッドランプ1の放熱性を改善することができる。
さらに、ヘッドランプ1では、可撓性を有し、かつ、長さを調整することが可能な光ファイバ10が使用されるため、レーザ素子2の設置位置(レイアウト)を柔軟に決定することができる。つまり、ヘッドランプ1は設計の自由度が高いため、結果として、ヘッドランプ1を組み込む自動車の前照灯などにおいても、設計の自由度を高めることができる。
さらに、ヘッドランプ1は、テーパ型導光部20を用いて、光ファイバ10により導光されたレーザ光を集光して発光部4に照射する構成である。テーパ型導光部20は、テーパ型導光部20を構成する部材(例えば石英ガラス)と周囲の環境(空気)との屈折率の差を利用した全反射によりレーザ光を発光部4に導光することができる。あるいは、テーパ型導光部20は、外表面を反射率の高い材料(例えば、アルミ等の金属材料)によりコーティングすることで、効率的な反射によってレーザ光を発光部4に導光することができる。これにより、ヘッドランプ1は、テーパ型導光部20を用いることで光の損失を低減することができる。
〔変形例1〕
次に、本実施形態の変形例であるヘッドランプ100を図13により説明する。図13は、ヘッドランプ100の概略構成を示す断面図である。なお、図1等を参照して説明した事項については、その説明を省略する。
次に、本実施形態の変形例であるヘッドランプ100を図13により説明する。図13は、ヘッドランプ100の概略構成を示す断面図である。なお、図1等を参照して説明した事項については、その説明を省略する。
図示するように、ヘッドランプ100は、複数のレーザ素子2および集光レンズ3のセット、当該セットそれぞれに対して設けられた複数の光ファイバ10、発光部4、パラボラミラー5、金属ベース7、フィン8、およびテーパ型導光部20を備えている。
より具体的に、レーザ素子2aから出射されたレーザ光は、集光レンズ3aを介して、レーザ光を受け取る光ファイバ10aの入射端部に入射する。そして、当該入射端部から入射したレーザ光は、光ファイバ10aの出射端部からテーパ型導光部20に入射する。同様に、レーザ素子2b、集光レンズ3b、および光ファイバ10bを一セットとして、レーザ素子2bから出射したレーザ光がテーパ型導光部20に入射する。このようにして、レーザ素子2n、集光レンズ3n、および光ファイバ10nがそれぞれ対応するセットとなり、レーザ素子2nから出射したレーザ光がテーパ型導光部20に入射する。このとき、複数の光ファイバ10の出射端部はバンドル化されている。
〔変形例1による効果〕
変形例1による効果を理解するために、上記構成において、テーパ型導光部20が存在しない場合を考える。この場合、光ファイバ10を固定することは困難であるため、発光部4へのレーザ光の照射がずれる可能性が極めて高い。そのため、バンドル化された光ファイバ10それぞれから出射されるレーザ光を発光部4上の狭い領域に照射することは困難となることが予想される。また、テーパ型導光部20が存在しなければ、ヘッドランプに振動等が生じた場合、レーザ光を発光部4上の狭い領域に照射することはさらに困難となる。
変形例1による効果を理解するために、上記構成において、テーパ型導光部20が存在しない場合を考える。この場合、光ファイバ10を固定することは困難であるため、発光部4へのレーザ光の照射がずれる可能性が極めて高い。そのため、バンドル化された光ファイバ10それぞれから出射されるレーザ光を発光部4上の狭い領域に照射することは困難となることが予想される。また、テーパ型導光部20が存在しなければ、ヘッドランプに振動等が生じた場合、レーザ光を発光部4上の狭い領域に照射することはさらに困難となる。
これに対して、ヘッドランプ100は、テーパ型導光部20を備えており、バンドル化された光ファイバ10の出射端部それぞれから出射されるレーザ光はテーパ型導光部20に導光される。そのテーパ型導光部20はパラボラミラー5に取り付けられていることから、テーパ型導光部20は、テーパ型導光部20におけるレーザ光の導光路とパラボラミラー5との相対的な位置関係を固定することができる。
それゆえ、ヘッドランプ100は、テーパ型導光部20が存在しない場合の課題を解決することができる。
また、変形例1による効果を理解するために、上記構成において、複数の光ファイバ10の出射端部がバンドル化されていない場合を考える。このとき、複数の光ファイバ10の出射端部すべてをテーパ型導光部20の近傍に安定的に配置するためには、テーパ型導光部20の入射端の大きさを広くする必要が生じる。すると、テーパ型導光部20全体が大きくなることが予想される。
この点、複数の光ファイバ10の出射端部をバンドル化することで上記問題を解決することができ、その結果、テーパ型導光部20が小型であり、かつ安定した配光を維持することが可能なヘッドランプ100を提供することができる。
〔変形例2〕
次に、本実施形態の変形例であるヘッドランプ200を図14により説明する。図14は、ヘッドランプ200の概略構成を示す断面図である。なお、図1等を参照して説明した事項については、その説明を省略する。
次に、本実施形態の変形例であるヘッドランプ200を図14により説明する。図14は、ヘッドランプ200の概略構成を示す断面図である。なお、図1等を参照して説明した事項については、その説明を省略する。
同図に示すように、ヘッドランプ200は、複数のレーザ素子2および集光レンズ3のセット、当該セットそれぞれに対応して設けられた複数の光ファイバ10、発光部4、パラボラミラー5、金属ベース7、フィン8、および凸レンズ(第2導光部)6を備えている。
なお、複数の光ファイバ10のレーザ光出射端部はバンドル化されており、そのバンドル化された部分は、図示しない固定部材によりヘッドランプ200に固定されている。
また、凸レンズ6は、パラボラミラー5に固定されている。例えば、パラボラミラー5に開口が形成されており、その開口部分に凸レンズ6がはめ込まれている。
〔変形例2による効果〕
ヘッドランプ200は、上記構成を備えることにより、凸レンズ6を用いて光ファイバ10により導光されたレーザ光を集光し、その集光したレーザ光を発光部4に照射することが可能となる。このとき、発光部4にレーザ光を集光する部材は凸レンズ6のみでよいため、部品点数が少なく、かつ、凸レンズ6自身の小型化により、ヘッドランプ200の小型化を実現することができる。このとき、光ファイバ10を用いてレーザ光が凸レンズ6に集光されることから、レーザ素子2と発光部4との距離を離すことができる。したがって、レーザ素子2および発光部4を熱的に隔離することができるため、ヘッドランプ1の放熱性を改善することが可能となる。
ヘッドランプ200は、上記構成を備えることにより、凸レンズ6を用いて光ファイバ10により導光されたレーザ光を集光し、その集光したレーザ光を発光部4に照射することが可能となる。このとき、発光部4にレーザ光を集光する部材は凸レンズ6のみでよいため、部品点数が少なく、かつ、凸レンズ6自身の小型化により、ヘッドランプ200の小型化を実現することができる。このとき、光ファイバ10を用いてレーザ光が凸レンズ6に集光されることから、レーザ素子2と発光部4との距離を離すことができる。したがって、レーザ素子2および発光部4を熱的に隔離することができるため、ヘッドランプ1の放熱性を改善することが可能となる。
〔変形例3〕
次に、本実施形態の変形例であるヘッドランプ300を図15、図16により説明する。図15は、ヘッドランプ300の概略構成を示す断面図である。なお、図1等を参照して説明した事項については、その説明を省略する。
次に、本実施形態の変形例であるヘッドランプ300を図15、図16により説明する。図15は、ヘッドランプ300の概略構成を示す断面図である。なお、図1等を参照して説明した事項については、その説明を省略する。
図示するように、ヘッドランプ300は、レーザ素子2、集光レンズ3、散乱体9、パラボラミラー5、金属ベース7、フィン8、光ファイバ10、およびテーパ型導光部20を備えている。
ヘッドランプ300では、ヘッドランプ1で使用されていた蛍光体を含む発光部4の代わりに、レーザ光を乱反射して散乱する散乱体9を、パラボラミラー5の焦点近傍に配置している。そして、レーザ光を照射された散乱体が当該レーザ光を散乱させる。
より具体的に、図16を用いて説明する。図16は、ヘッドランプ300の概略構成を示す上面図である。
図示するように、ヘッドランプ300は、赤色レーザ光を出射するレーザ素子2a、緑色レーザ光を出射するレーザ素子2b、および青色レーザ光を出射するレーザ素子2cを備える。また、ヘッドランプ300は、レーザ素子2a〜2cにそれぞれ対応する、集光レンズ3a〜3c、光ファイバ10a〜10c、およびテーパ型導光部20a〜20cを備える。そして、ヘッドランプ300は、上記構成を備えることで、テーパ型導光部20a〜20cから出射される赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光を散乱体9に照射し、散乱体9は、各色のレーザ光を散乱させる。これにより、赤色、緑色、青色の光が混色し、ヘッドランプ300は、照明光として白色光を外部に照射することができる。
ここで、上記説明では、各レーザ素子から出射されるレーザ光は異なるテーパ型導光部を介して散乱体9に照射されている。しかしながら、ヘッドンラプ300は、この構成に限らず、一つのテーパ型導光部により異なる色のレーザ光を散乱体9に照射してもよい。
また、上記構成は、照明光として白色光をヘッドランプ300の外部に照射するものであるが、照明光として擬似白色光を利用する場合には、黄色および青色のレーザ素子を用いる構成とすることも可能である。
〔変形例3による効果〕
上述したように、ヘッドランプ300は、蛍光体を含む発光部4の代わりに、レーザ光を乱反射して散乱する散乱体9を用いる。すなわち、本実施形態に係るヘッドランプは、蛍光体を含む発光部4を用いなくても、散乱体9にも好適に適用することができる。
上述したように、ヘッドランプ300は、蛍光体を含む発光部4の代わりに、レーザ光を乱反射して散乱する散乱体9を用いる。すなわち、本実施形態に係るヘッドランプは、蛍光体を含む発光部4を用いなくても、散乱体9にも好適に適用することができる。
〔反射型・透過型ヘッドランプについて〕
これまでに説明したヘッドランプは、パラボラミラー5が配設されている側からレーザ光が照射される発光部(本願ではこれを「反射型発光部」と称する。)を備えていた。本実施形態では、反射型発光部を備えたヘッドランプを反射型ヘッドランプと称する。
これまでに説明したヘッドランプは、パラボラミラー5が配設されている側からレーザ光が照射される発光部(本願ではこれを「反射型発光部」と称する。)を備えていた。本実施形態では、反射型発光部を備えたヘッドランプを反射型ヘッドランプと称する。
反射型ヘッドランプでは、パラボラミラー5が配設されている側から発光部4に対してレーザ光が照射され、それにより、発光部4は、レーザ光の照射面において蛍光を発する。そして、その蛍光がパラボラミラー5で反射して、ヘッドランプの外部に照射される。
しかしながら、本実施形態は、パラボラミラー5が配設されている側とは反対側から、発光部4に対してレーザ光が照射される発光部の構成(本願ではこれを「透過型発光部」と称する。)を備えたヘッドランプにも適用できる。本実施形態では、透過型発光部を備えたヘッドランプを透過型ヘッドランプと称する。
透過型ヘッドランプでは、パラボラミラー5が配設されている側とは反対側から、発光部4に対してレーザ光が照射される。それにより、発光部4は、レーザ光の照射面と反対側の面(パラボラミラー5に対向する側の面)において蛍光を発する。そして、発光部4から発生した蛍光は、パラボラミラー5で反射して、ヘッドランプの外部に照射される。
なお、透過型ヘッドランプにおいて、レーザ素子2、光ファイバ10、テーパ型導光部20等の位置は適宜決めてよく、特定の位置に限られるものではない。また、透過型ヘッドランプも、上記変形例1〜3で示す種々の構成を適用することができる。
〔実施例1〕
次に、本実施形態の一実施例であるヘッドランプ400について、図17を参照して説明する。なお、図1等により説明したのと同じ内容についてはその説明を省略する。
次に、本実施形態の一実施例であるヘッドランプ400について、図17を参照して説明する。なお、図1等により説明したのと同じ内容についてはその説明を省略する。
図17は、本実施の形態に係るヘッドランプ400の側面図を示す。ヘッドランプ400では、レーザ素子2は、9mmΦの金属パッケージに実装されており、波長405nm、2Wのレーザ光を出力する。そのレーザ光は、集光レンズ3を通して、発光部4上の0.3mmΦのエリアに集光される。
パラボラミラー5は、前面開口部の半径が10mmの半円形であり、奥行きは8.3mmであり、樹脂製パラボラミラーの内面にアルミニウムがコーティングされている。
発光部4に含まれる蛍光体は、白色で発光するように3種類のRGB蛍光体が混合されている。RGB蛍光体は、具体的に、R(赤)がCaAlSiN3:Eu、G(緑)が β−SiAlON:Euであり、B(青)が(BaSr)MgAl10O17:Euである。発光部4は、1mm角×厚さ0.1mmの薄膜状であり、上記の蛍光体の粉末が樹脂に混ぜられて塗布されている。なお、発光部4は、パラボラミラー5の焦点位置が発光部4の中心位置となるように配置されており、その中心部がレーザ光で励起される。
パラボラミラー5の下部はアルミニウム製の金属ベース7と連結しており、金属ベース7は、その上部に、発光部4を載置している。この金属ベース7は、レーザ光および発光部4からの発熱を放熱する役割も果たしている。
そして、ヘッドランプ400は、上記構成を備えることにより、25m先の直径1mの範囲に効率的に投光することができた。また、上記構成を5つ用いることにより、所望の配光による投光を実現できた。
なお、ヘッドランプ400では、次のような工夫もなされている。すなわち、発光部4は、照射面の延長線(図中のLで示す線)がパラボラミラー5の開口部の最外部と交わるように、金属ベース7の表面に対して一定の角度を有するように傾けて配置されている。これにより、金属ベース7の外部から発光部4における発光点が直視されなくなるため、外部から見たときのギラツキや幻惑等が抑制される。また、これにより、発光部4から出射される蛍光を、効率的かつ無駄なくパラボラミラー5で反射することができる。
〔実施例2〕
次に、本実施形態の他の実施例であるヘッドランプ500について、図18を参照して説明する。なお、図1等により説明したのと同じ内容についてはその説明を省略する。
次に、本実施形態の他の実施例であるヘッドランプ500について、図18を参照して説明する。なお、図1等により説明したのと同じ内容についてはその説明を省略する。
図18は、ヘッドランプ500の概略上面図を示す。ヘッドランプ500では、レーザ素子2は、9mmΦの金属パッケージに実装されており、波長405nm、2Wのレーザ光を出力する。そのレーザ光は、集光レンズ3を通して、発光部4上の0.6mmΦのエリアに集光される。
パラボラミラー5は、前面開口部の半径が30mmの円形であり、奥行きは8.0mmであり、樹脂製パラボラミラーの内面にアルミニウムがコーティングされている。
発光部4に含まれる蛍光体は、白色で発光するように3種類のRGB蛍光体が混合されている。RGB蛍光体は、具体的に、R(赤)がCaAlSiN3:Eu、G(緑)が β−SiAlON:Euであり、B(青)が(BaSr)MgAl10O17:Euである。発光部4は、1mmΦ×厚さ0.1mmの薄膜状であり、上記の蛍光体の粉末が樹脂に混ぜられて塗布されている。なお、発光部4は、パラボラミラー5の焦点位置が発光部4の中心位置となるように配置されており、その中心部がレーザ光で励起される。また、ヘッドランプ500では、発光部4は、裏面(図面右側の、レーザ素子2とは反対側の面)が金属支柱25に取り付けられている。
金属支柱25は、パラボラミラー5に支持されており、発光部4からの熱を逃がす役割も果たす。なお、発光部4の熱による劣化の影響を抑え、ヘッドランプ500を長期間使用するために、金属支柱25を発光部4ごと交換可能な構成としてもよい。
ヘッドランプ500は、上記構成を備えることにより、発光部4上の直径0.6mmをレーザ光で励起して発光させることにより、25m先に直径1mの投光を効率的に行うことができた。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る照明装置は、照射光源から出射された照射光を導光する光ファイバと、上記光ファイバにおける上記照射光を出射する出射端に対向して配置され、かつ、当該出射端から出射された上記照射光が入射する入射端部を有する導光部材と、上記導光部材における上記照射光を出射する出射端部に対向して配置され、かつ、当該出射端部から出射された上記照射光を照明光に変換する光変換部と、を備え、上記導光部材は、当該導光部材を形成する材料と周囲の環境との屈折率の差を利用した全反射により上記照射光を導光する。
本発明の態様1に係る照明装置は、照射光源から出射された照射光を導光する光ファイバと、上記光ファイバにおける上記照射光を出射する出射端に対向して配置され、かつ、当該出射端から出射された上記照射光が入射する入射端部を有する導光部材と、上記導光部材における上記照射光を出射する出射端部に対向して配置され、かつ、当該出射端部から出射された上記照射光を照明光に変換する光変換部と、を備え、上記導光部材は、当該導光部材を形成する材料と周囲の環境との屈折率の差を利用した全反射により上記照射光を導光する。
本発明の態様2に係る照明装置は、上記態様1において、上記導光部材は、当該導光部材の上記入射端部から入射した上記照射光を上記光変換部へ集光してもよい。
本発明の態様3に係る照明装置は、上記態様1または2において、上記照射光源は、複数のレーザ素子であり、上記導光部材には複数の上記レーザ素子から出射された照射光が入射してもよい。
本発明の態様4に係る照明装置は、上記態様1から3のいずれかにおいて、上記光ファイバの上記出射端は、上記導光部材の上記入射端部の近傍に配置されてもよい。
本発明の態様5に係る車両用前照灯は、上記態様1から4のいずれかに係る照明装置を含んでもよい。
〔本発明の別表現〕
本発明の一態様は、以下のようにも表現できる。
本発明の一態様は、以下のようにも表現できる。
すなわち、本発明の一態様に係る照明装置は、照射光源から出射された照射光を導光する第1導光部および第2導光部と、上記第1導光部および第2導光部によって導光された照射光を照明光に変換する光変換部と、上記光変換部が変換した上記照明光の配光を制御する配光部と、を備え、上記第1導光部は、可撓性を有しており、上記照射光を上記第2導光部へ導光し、上記第2導光部における上記照射光の導光路と上記配光部との相対的な位置関係が固定されており、さらに、上記第1導光部および上記第2導光部は、照射光が入射する入射端および照射光が出射する出射端をそれぞれ有しており、上記第1導光部の出射端は、上記第2導光部の入射端の近傍に配置されている。
本発明の一態様に係る照明装置では、上記第2導光部は、当該第2導光部の導光路の上記配光部に対する相対的な位置関係が固定されている。つまり、本照明装置では、上記第2導光部が上記配光部に固定されているため、当該照明装置に振動等が発生した場合であっても、上記第2導光部と上記配光部とが一体となって移動する。そのため、本照明装置は、上記配光部に対して導光路のずれを生じさせることなく、光変換部に照射光を安定して照射することができ、安定した配光を維持することができる。
さらに、本照明装置では、上記第1導光部の出射端が上記第2導光部の入射端の近傍に配置されている。そのため、本照明装置は、上記第1導光部および上記第2導光部に位置ずれが発生したとしても、上記第1導光部から出射された照射光を上記第2導光部へ安定して入射することができ、照射光の損失を低減することができる。
加えて、本照明装置は、第1導光部と第2導光部とを有することから、照射光源と光変換部とを距離を保って配置することができ、照射光源および光変換部で発生する熱を分散させることができる。さらに、第1導光部が可撓性を有することから、照射光源の設置位置(レイアウト)の自由度を向上することもできる。
また、本発明の一態様に係る照明装置では、上記第1導光部は、光ファイバであってよい。
光ファイバは、可撓性を有し、さらに、長さを容易に調整することができる。したがって、上記構成とすることにより、照射光源で照射された照射光を第2導光部に導光する際に、照射光源の位置を自在に変更できる、つまり、照射光源の設置位置(レイアウト)の自由度を向上することができる。
また、本発明の一態様に係る照明装置では、上記照射光源は、複数の照射光源を含み、上記第1導光部は、上記複数の照射光源のそれぞれから照射光を受け取る複数の光ファイバを有し、上記複数の光ファイバが有する照射光の出射端部は、バンドル化されている構成であってよい。
複数の照射光源を用いる場合であって、複数の光ファイバが有する照射光の出射端部がバンドル化されていない場合を考える。このとき、複数の光ファイバの出射端部すべてを第2導光部近傍に安定的に配置するためには、第2導光部の入射端の大きさを広くする必要が生じる。すると、第2導光部全体が大きくなることが予想される。
この点、複数の光ファイバが有する照射光の出射端部をバンドル化することで上記の問題を解決することができ、その結果、第2導光部が小型であり、かつ安定した配光を維持することが可能な照明装置を提供することができる。
また、本発明の一態様に係る照明装置では、上記第2導光部は、照射光を出射する出射端部の断面積が、照射光が入射する入射端部の断面積以下であってよい。
上記構成によれば、第2導光部の入射端部から入射した照射光を、その入射端部の断面積よりも小さい断面積を有する出射端部に導光する、すなわち、照射光を、出射端部に集光する。これにより、照射光源の数に応じた高輝度・高光束の光を発生する光変換部の小型化を実現することができる。
また、本発明の一態様に係る照明装置では、上記第2導光部の導光路を形成する部分の外側表面は、反射性材料によりコーティングされている構成であってよい。
上記構成によれば、第2導光部で導光される照射光を、反射性材料によりコーティングされた上記外側表面で反射させることができるため、第2導光部における照射光の損失を抑えることができる。
また、本発明の一態様に係る照明装置では、上記第2導光部は、当該第2導光部を形成する材料と周囲の環境との屈折率の差を利用した全反射により導光する構成であってよい。
上記構成によれば、第2導光部では、第2導光部を形成する材料と周囲の環境との屈折率の差を利用した全反射により照射光が導光されるため、第2導光部における照射光の損失を抑えることができる。
また、本発明の一態様に係る照明装置は、上記第2導光部は、上記第1導光部から導光された照射光を上記光変換部に集光する凸レンズであってよい。
上記構成によれば、凸レンズ(第2導光部)を用いて、第1導光部から導光された照射光を光変換部に照射することができるため、部品点数を少なくでき、かつ、第2導光部を小型化できる。
また、本発明の一態様に係る照明装置は、可撓性を有する第1導光部を用いる。したがって、凸レンズ単体で光変換部に照射光を照射する場合と比べると、照射光源と光変換部との距離を離すことができ、それゆえ、照射光源および光変換部で発生する熱を分散させることができる。
また、本発明の一態様に係る照明装置では、上記第1導光部の出射端と上記第2導光部の入射端とが一体に固定されている構成であってよい。
上記構成によれば、上記第1導光部および上記第2導光部に位置ずれが発生したとしても、上記第1導光部から出射された照射光を上記第2導光部へ安定して照射することができる。これにより、本照明装置は、さらに安定した配光を維持することができる。
また、本発明の一態様に係る照明装置では、上記照射光源は、照射光として励起光を出射し、上記光変換部は、上記励起光を受けて蛍光を発する蛍光体を含む構成であってよい。
上記構成によれば、照射光源から照射された照射光が光変換部に含まれる蛍光体によって蛍光に変換し、その蛍光が、配向部による制御を受けて特定の方向に配向される。
つまり、本発明の一態様に係る照明装置では、上記光変換部が上記励起光を受けて蛍光を発する蛍光体を含む構成であっても、好適に適用することができる。
また、本発明の一態様に係る照明装置では、上記光変換部は、上記第2導光部によって導光された照射光を散乱する散乱体を含む構成であってよい。
上記構成によれば、照射光源から照射された照射光は光変換部に含まれる散乱体によって散乱し、その散乱された照射光が、配向部による制御を受けて特定の方向に配向される。
つまり、本発明の一態様に係る照明装置では、上記光変換部が上記第2導光部によって導光された照射光を散乱する散乱体を含む構成であっても、好適に適用することができる。
また、本発明の一態様に係る車両用前照灯は、上記いずれかの照明装置を含む構成であってよい。
本発明の一態様に係る照明装置は、車両用前照灯に好適に適用することができる。これにより、例えば本発明の一態様に係る照明装置を車両用前照灯に適用した場合、車両の走行中に振動が発生するなどしても安定的な配光を維持することが可能な車両用前照灯を実現することができ、上記従来の課題を容易に解決することができる。
本発明の一態様に係る照明装置は、以上のように、照射光源から出射された照射光を導光する第1導光部および第2導光部と、上記第1導光部および第2導光部によって導光された照射光を照明光に変換する光変換部と、上記光変換部が変換した上記照明光の配光を制御する配光部と、を備え、上記第1導光部は、可撓性を有しており、上記照射光を上記第2導光部へ導光し、上記第2導光部における上記照射光の導光路と上記配光部との相対的な位置関係が固定されており、さらに、上記第1導光部および上記第2導光部は照射光が入射する入射端および照射光が出射する出射端をそれぞれ有しており、上記第1導光部の出射端は、上記第2導光部の入射端の近傍に配置されている。
それゆえ、本発明に係る照明装置は、照射光を安定的に照射することが可能になるという効果を奏する。
さらに、本発明の一態様は、以下のようにも表現できる。
すなわち、本発明の一態様に係る照明装置は、照射光源から出射された照射光を導光する第1導光部および第2導光部と、上記第1導光部および第2導光部によって導光された照射光を照明光に変換する光変換部と、上記光変換部が変換した上記照明光の配光を制御する配光部と、を備え、上記第1導光部は、可撓性を有しており、上記照射光を上記第2導光部へ導光し、上記第2導光部における上記照射光の導光路と上記配光部との相対的な位置関係が固定されており、さらに、上記第1導光部および上記第2導光部は、照射光が入射する入射端および照射光が出射する出射端をそれぞれ有しており、上記第1導光部の出射端は、上記第2導光部の入射端の近傍に配置されており、上記第1導光部は、光ファイバであり、上記第1導光部の出射端と上記第2導光部の入射端とが一体に固定されている。
その他、本発明の一態様は、以下のようにも表現できる。
本発明の一態様に係るヘッドランプは、以下の構成を備えて実現されてもよい。
本発明の一態様に係るヘッドランプは、照射光を出射する照射光源と、上記照射光源から出射された照射光を照明光へ変換する照射光変換部と、上記照射光を導光する第1導光部材および第2導光部材と、上記照明光を前方へ投光する投光部材とを備え、上記第1導光部材は上記照射光を第2導光部材の入射端部へ導光し、上記第2導光部材は上記照射光を上記照射光変換部へ集光し、上記投光部材に固定されている構成であってよい。
また、本発明の一態様に係るヘッドランプは、上記第1導光部材は光ファイバであってよい。
また、本発明の一態様に係るヘッドランプは、上記第2導光部材は上記照射光が入射される入射面および上記入射面より小さい面積を有する出射面を有する構成であってよい。
また、本発明の一態様に係るヘッドランプは、上記第2導光部材は上記入射面と上記出射面を繋げる側面を有し、上記側面の表面に反射率の良い金属が含まれている構成であってよい。
また、本発明の一態様に係るヘッドランプは、第2導光部材は上記入射面と上記出射面を繋げる側面を有し、上記側面の部材は上記側面の周囲の環境と屈折率が異なる構成であってよい。
また、本発明の一態様に係るヘッドランプは、上記第2導光部材は凸レンズであってよい。
また、本発明の一態様に係るヘッドランプは、上記照射光変換部は蛍光体を含んでいてよい。
また、本発明の一態様に係るヘッドランプは、上記照射光変換部は散乱体を含んでいてよい。
また、本発明の一態様に係る車両用前照灯は、上記いずれかの照明装置を備える構成であってよい。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、照射光を定位置に照射することが可能な照明装置に関し、車両用前照灯等に好適に適用することができる。
1、100、200、300、400、500 ヘッドランプ(照明装置)
2 レーザ素子(照射光源)
3 集光レンズ
4 発光部(光変換部)
5 パラボラミラー(配光部)
6 凸レンズ(第2導光部)
7 金属ベース
8 フィン
9 散乱体
10 光ファイバ(第1導光部)
20、21 テーパ型導光部(第2導光部)
22 ロッド型導光部(第2導光部)
2 レーザ素子(照射光源)
3 集光レンズ
4 発光部(光変換部)
5 パラボラミラー(配光部)
6 凸レンズ(第2導光部)
7 金属ベース
8 フィン
9 散乱体
10 光ファイバ(第1導光部)
20、21 テーパ型導光部(第2導光部)
22 ロッド型導光部(第2導光部)
Claims (5)
- 照射光源から出射された照射光を導光する光ファイバと、
上記光ファイバにおける上記照射光を出射する出射端に対向して配置され、かつ、当該出射端から出射された上記照射光が入射する入射端部を有する導光部材と、
上記導光部材における上記照射光を出射する出射端部に対向して配置され、かつ、当該出射端部から出射された上記照射光を照明光に変換する光変換部と、を備え、
上記導光部材は、当該導光部材を形成する材料と周囲の環境との屈折率の差を利用した全反射により上記照射光を導光することを特徴とする照明装置。 - 上記導光部材は、当該導光部材の上記入射端部から入射した上記照射光を上記光変換部へ集光することを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 上記照射光源は、複数のレーザ素子であり、
上記導光部材には複数の上記レーザ素子から出射された照射光が入射することを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。 - 上記光ファイバの上記出射端は、上記導光部材の上記入射端部の近傍に配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の照明装置。
- 請求項1から4のいずれか1項に記載の照明装置を含むことを特徴とする車両用前照灯。
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-
2014
- 2014-05-22 JP JP2014106454A patent/JP2014170758A/ja active Pending
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